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作者：张云天;成国光;张涛;王涵;
单位：北京科技大学绿色低碳钢铁冶金全家重点实验室;
摘要：氧是镍基合金中常见的杂质元素，以固溶体和氧化物夹杂的形式存在，其中固溶态的氧对合金性能的影响较低，但以氧化物夹杂形式存在时，通常成为疲劳裂纹的萌生以及扩展通道，影响高温合金的断裂寿命。镍基高温合金DD10母合金中的脱氧元素主要为C, Ta, Cr和Al等。本文通过建立九元共存理论热力学模型，研究了温度、真空度以及合金元素对冶炼初期真空碳氧反应的影响。结果表明，温度为1873 K，真空度为69 Pa时，0.05%C能将氧含量控制在45×10~(-6)。通过扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）对DD10母合金铸锭中氧化物夹杂的成分、尺寸等进行统计，总结了冶炼全期夹杂物的演变规律。在冶炼初期，Ta和Cr也起到一定脱氧作用，形成球形的CrTaO_4夹杂物，加入Al和Ti后，在活泼元素Al的置换反应下，夹杂物被改性为Al-Cr-O类夹杂物；随着耐火材料受高温分解作用影响，炉衬向合金液中传Mg，最终夹杂物改性为易上浮的Mg-Al-Cr_少-O类夹杂。根据温度为1873 K镍液中的Al–O反应平衡，当Al含量为0.265%时，溶解氧含量降至0.56×10~(-6)。结合研究结果，针对DD10母合金中易氧化元素含量高的特性，提出了低氧冶炼工艺。
关键词：DD10母合金;;真空感应熔炼;;氧化物夹杂;;脱氧反应;;共存理论
基金资助：国家自然科学基金项目(51874034)资助
